JP2011221470A - 光学素子、およびその製造方法、表示装置、ならびに太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学素子は、表面を有する基体と、表面に可視光の波長以下のピッチで配列された複数の構造体とを備える。複数の構造体は、ポリシラザン化合物を含む形状転写材料に原盤の凹凸形状を転写し、凹凸形状が転写された形状転写材料を硬化することにより得られる。
【選択図】図1
Description
原盤の凹凸形状を形状転写材料に転写する工程と、
凹凸形状が転写された形状転写材料を硬化することにより、複数の構造体を表面に有する光学素子を形成する工程と
を備え、
形状転写材料は、ポリシラザン化合物を含み、
複数の構造体は、可視光の波長以下のピッチで配列されている光学素子の製造方法である。
原盤の凹凸形状を形状転写材料に密着させる工程と、
原盤を密着させた状態で形状転写材料を硬化し、原盤の凹凸形状を形状転写材料に転写することにより、複数の構造体を表面に有する光学素子を形成する工程と
を備え、
形状転写材料は、ポリシラザン化合物を含み、
複数の構造体は、可視光の波長以下のピッチで配列されている光学素子の製造方法である。
表面を有する基体と、
表面に可視光の波長以下のピッチで配列された複数の構造体と
を備え、
複数の構造体は、
ポリシラザン化合物を含む形状転写材料に原盤の凹凸形状を転写し、凹凸形状が転写された形状転写材料を硬化することにより得られる光学素子である。
表面を有する基体と、
表面に可視光の波長以下のピッチで配列された複数の構造体と
を備え、
複数の構造体は、
ポリシラザン化合物を含む形状転写材料に原盤の凹凸形状を密着させ、原盤を密着させた状態で形状転写材料を硬化し、原盤の凹凸形状を形状転写材料に転写させることにより得られる光学素子である。
1.第1の実施形態(光学素子の第1の例)
2.第2の実施形態(光学素子の第2の例)
3.第3の実施形態(光学素子の第3の例)
4.第4の実施形態(表示装置に対する第1の適用例)
5.第5の実施形態(表示装置に対する第2の適用例)
6.第6の実施形態(半導体素子パッケージに対する適用例)
7.第7の実施形態(太陽電池に対する適用例)
8.第8の実施形態(太陽電池モジュールに対する適用例)
[光学素子の構成]
図1Aは、本発明の第1の実施形態に係る光学素子の概観を示す斜視図である。図1Bは、本発明の第1の実施形態に係る光学素子の一構成例を示す断面図である。光学素子1は、両主面(第1の主面および第2の主面)を有し、両主面のうちの少なくとも一方の面に、凸状である複数の構造体2aを備える。具体的には、光学素子1は、両主面を有する基体3と、この基体3の少なくとも一方の面に設けられた微細形状層2とを備える。また、光学素子1は、必要に応じて、基体3と微細形状層2との間に接着層4をさらに備えるようにしてもよい。なお、図1Aおよび図1Bでは、光学素子1が基体3の一方の面にのみ複数の構造体2aを備える例が示されている。
基体3の形状としては、例えば、フィルム状、シート状、プレート状、ブロック状を挙げることができるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。また、基体3は、上述したように第1の主面および第2の主面からなる両主面を有する。これらの主面の形状は平面形状に限定されるものではなく、光学素子1の用途に応じて曲面形状および多角形状などとしてもよい。曲面形状としては、例えば、球面状、自由曲面状、放物面状などが挙げられる。
反射防止層である微細形状層2の表面には、反射の低減を目的とする光の波長帯域以下のピッチで複数の構造体2aが配列されている。反射の低減を目的とする光の波長帯域は、例えば、紫外光の波長帯域、可視光の波長帯域または赤外光の波長帯域である。ここで、紫外光の波長帯域とは10nm〜360nmの波長帯域、可視光の波長帯域とは360nm〜830nmの波長帯域、赤外光の波長帯域とは830nm〜1mmの波長帯域をいう。
−SiR1R2−NR3 ・・・(1)
(但し、R1、R2、R3はそれぞれ独立して、水素、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルアミノ基、アルキルシリル基、またはアルコキシ基である。)
接着層4は、例えば、紫外線硬化型樹脂などのエネルギー線硬化型樹脂、ポリシラザン化合物、シロキサン結合を有する化合物、および珪酸アルカリ塩からなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいる。また、接着層4が酸化物微粒子および/またはポリマーをさらに含有するようにしてもよい。酸化物微粒子および/またはポリマーとしては、上述の微細形状層2に含有させるものと同様にものを用いることができる。
次に、図2A〜図4Fを参照しながら、上述の構成を有する光学素子の製造方法の一例について説明する。
まず、図2Aに示すように、原盤(第1の原盤)11の表面にレジスト層12を形成する。原盤11としては、例えば、板状、円筒状、または円柱状のガラス原盤などを用いることができる。レジスト層12の材料としては、例えば、有機系レジストまたは無機系レジストを用いることができる。有機系レジストとしては、例えばノボラック系レジストや化学増幅型レジストを用いることができる。また、無機系レジストとしては、例えば、タングステンやモリブデンなどの1種または2種以上の遷移金属からなる金属酸化物を用いることができる。
次に、図2Bに示すように、原盤11のレジスト層12に対して、レーザー光または電子線などの露光ビーム13を照射する。これにより、露光ビーム13の軌跡に応じた潜像12aが、例えば可視光波長以下の微細ピッチでレジスト層12のほぼ全面にわたって形成される。この潜像12aは、例えば、原盤表面において、光学素子1の構造体2aの配置パターンに対応した露光パターンを形成する。
次に、例えば、原盤11を回転させながら、レジスト層12上に現像液を滴下して、図2Cに示すように、レジスト層12を現像処理する。図示するように、レジスト層12をポジ型のレジスト材料により形成した場合には、露光ビーム13で露光した露光部は、非露光部と比較して現像液に対する溶解速度が増すので、潜像(露光部)12aに応じたパターンがレジスト層12に形成される。
次に、原盤11の表面上に形成されたレジスト層12のパターン(レジストパターン)をマスクとして、原盤11の表面をエッチング処理する。これにより、図2Dに示すように、凹状を有する複数の構造体11aが原盤11の表面に形成される。次に、図2Eに示すように、O2アッシングなどによりレジスト層12を除去する。これにより、目的とする原盤11が得られる。
次に、図3Aに示すように、原盤11の凹凸面上に形状転写用材料21aを塗布する。なお、後述する基体22(図3B参照)の一主面、または原盤11の凹凸面と基体22の一主面との両面に対して、形状転写材料21aを塗布するようにしてもよい。塗布方法としては、液体状の材料を塗布面上にほぼ均一に塗布可能な方法であればよく特に限定されるものではないが、例示するならば、スピンコート法、ロールコート法、リバースコート法、ブレードコート法、スプレー法、ディッピング法、ラミナーフローコーティング法などを挙げることができる。次に、図3Bに示すように、原盤11の凹凸面と基体22とを形状転写用材料21を介して重ね合わせる。基体22の材料としては、例えば、光学素子1の基体3と同様のものを用いることができ、後述する転写原盤23(図3D参照)に対して可撓性を付与する観点からすると、プラスチックなどの高分子材料を用いることが好ましい。形状転写用材料21としては、例えば、紫外線硬化型樹脂などの感光性樹脂、電子線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂など高分子樹脂材料を用いることができる。次に、原盤11の凹凸面と基体22との間に介在された形状転写用材料21に対して、紫外線などの光照射、電子線照射、または加熱処理などを施す。これにより、形状転写用材料21aが硬化し、転写用微細形状層21が得られる。次に、図3Cに示すように、基体22と微細形状層22との積層体を、原盤11から剥離する。これにより、図3Dに示すように、転写用原盤(第2の原盤)23が得られる。
次に、図3Eに示すように、転写用原盤23の凹凸面上に形状転写用材料31aを塗布する。なお、後述する基体32(図3F参照)の一主面、または転写用原盤23の凹凸面と基体32の一主面との両面に対して、形状転写用材料31aを塗布するようにしてもよい。形状転写用材料31aおよびその塗布方法としては、例えば、上述の形状転写用材料21aおよびその塗布方法として例示したものを用いることができる。次に、図3Fに示すように、転写用原盤23と基体32とを、形状転写用材料31aを介して重ね合わせる。基体32の材料としては、例えば、上述の基体32の材料として例示したものを用いることができる。次に、転写用原盤11の凹凸面と基体32との間に介在された形状転写用材料31aに対して、紫外線などの光照射、電子線照射、または加熱処理などを施す。これにより、形状転写用材料31aが硬化し、転写用微細形状層31が得られる。次に、図4Aに示すように、基体32と転写用微細形状層32との積層体を、転写用原盤33から剥離する。これにより、図4Bに示すように、複製原盤(第3の原盤)33が得られる。
次に、図4Cに示すように、複製原盤33の凹凸面上に形状転写用材料2cを塗布する。なお、基体3の一主面、または転写用原盤33の凹凸面と基体3の一主面との両面に対して、形状転写用材料2cを塗布するようにしてもよい。形状転写用材料2cおよびその塗布方法としては、例えば、上述の形状転写用材料21aおよびその塗布方法として例示したものを用いることができる。次に、図4Dに示すように、転写用原盤33と基体3とを、形状転写用材料2cを介して重ね合わせる。この際、必要に応じて、基体3と形状転写用材料2cとの間に、接着層4をさらに介在させるようにしてもよい。このように接着層4を介在させた場合、接着層4が紫外線硬化型樹脂などのエネルギー線硬化型樹脂を含んでいる場合には、接着層4に対して紫外線などのエネルギー線を照射させることが好ましい。これにより、基体3と微細形状層2とが接着層4により貼り合わされ、基体3と微細形状層2とを積層体として複製原盤33から剥離可能となる。次に、基体3と微細形状層2とからなる積層体を複製原盤33から剥離する。これにより、複製原盤33の凹凸形状が転写された微細形状層2が基体3上に形成される。次に、微細形状層2の一部または全部を酸化することにより、微細形状層2を硬化させる。以上により、図4Fに示す光学素子1が得られる。
上述の第1の実施形態では、形状転写用材料2cに複製原盤33の凹凸形状を転写した後、凹凸形状が転写された形状転写材料2cを硬化することにより、複製原盤から光学素子1を作製する場合を例として説明したが、光学素子1の作製方法はこの例に限定されるものではない。例えば、以下のようにして複製原盤33から光学素子1を作製するようにしてもよい。
図5Aは、本発明の第2の実施形態に係る光学素子の概観を示す斜視図である。図5Bは、本発明の第2の実施形態に係る光学素子の一構成例を示す断面図である。
図6は、本発明の第3の実施形態に係る光学素子の一構成例を示す斜視図である。図6に示すように、第3の実施形態に係る光学素子1は、複数の構造体2aが1次元元配列されている点において、第1の実施形態とは異なっている。このような配列形態を有する光学素子1としては、例えば、ワイヤーグリッド偏光板が挙げられる。1次元配列の配置形態としては、例えば、ストライプ状、同心円状などが挙げられる。また、配列形態は周期構造に限定されるものではなく、ランダム構造をなすようにしてもよい。1次元配列される構造体2aの形状としては、例えば、微細形状層2の表面にて一方向に延在された柱状形状が挙げられる。このような柱状形状としては、プリズム形状、レンチキュラー形状、トロイダル形状などが挙げられる。
[液晶表示装置の構成]
図7は、本発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す。図7に示すように、この液晶表示装置は、光を出射するバックライト53と、バックライト53から出射された光を時間的空間的に変調して画像を表示する液晶パネル51とを備える。液晶パネル51の両面にはそれぞれ、偏光子51a、51bが設けられている。液晶パネル51の表示面側に設けられた偏光子51bには、光学素子1が設けられている。本発明では、光学素子1が一主面に設けられた偏光子51bを反射防止機能付き偏光子52と称する。
以下、液晶表示装置を構成するバックライト53、液晶パネル51、偏光子51a、51b、および光学素子1について順次説明する。
バックライト53としては、例えば直下型バックライト、エッジ型バックライト、平面光源型バックライトを用いることができる。バックライト53は、例えば、光源、反射板、光学フィルムなどを備える。光源としては、例えば、冷陰極蛍光管(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)、熱陰極蛍光管(Hot Cathode Fluorescent Lamp:HCFL)、有機エレクトロルミネッセンス(Organic ElectroLuminescence:OEL)、無機エレクトロルミネッセンス(IEL:Inorganic ElectroLuminescence)および発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)などが用いられる。
液晶パネル51としては、例えば、ツイステッドネマチック(Twisted Nematic:TN)モード、スーパーツイステッドネマチック(Super Twisted Nematic:STN)モード、垂直配向(Vertically Aligned:VA)モード、水平配列(In-Plane Switching:IPS)モード、光学補償ベンド配向(Optically Compensated Birefringence:OCB)モード、強誘電性(Ferroelectric Liquid Crystal:FLC)モード、高分子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal:PDLC)モード、相転移型ゲスト・ホスト(Phase Change Guest Host:PCGH)モードなどの表示モードのものを用いることができる。
液晶パネル51の両面には、例えば偏光子51a、51bがその透過軸が互いに直交するようにして設けられる。偏光子51a、51bは、入射する光のうち直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を吸収により遮へいするものである。偏光子51a、51bとしては、例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムなどの親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料などの二色性物質を吸着させて一軸延伸させたものを用いることができる。偏光子51a、51bの両面には、トリアセチルセルロース(TAC)フィルムなどの保護層を設けることが好ましい。このように保護層を設ける場合、光学素子1の基体3が保護層を兼ねる構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、反射防止機能付き偏光子52を薄型化できるからである。
光学素子1は、上述の第1または第2の実施形態のものと同様であるので説明を省略する。
[液晶表示装置の構成]
図8は、本発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す。図8に示すように、この液晶表示装置は、液晶パネル51の前面側に前面部材54を備え、液晶パネル51の前面、前面部材54の前面および裏面の少なくとも1つの面に、光学素子1を備える点において、第3の実施形態のものとは異なっている。図7では、液晶パネル51の前面、ならびに前面部材54の前面および裏面のすべての面に、光学素子1を備える例が示されている。液晶パネル51と前面部材54との間には、例えば空気層が形成されている。上述の第3の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、本発明において、前面とは表示面となる側の面、すなわち観察者側となる面を示し、裏面とは表示面と反対となる側の面を示す。
図9は、本発明の第6の実施形態に係る半導体素子パッケージの一構成例を示す断面図である。図9に示すように、半導体素子パッケージ61は、パッケージ62と、このパッケージ62内の所定位置に実装される半導体素子64とを備える。パッケージ62は、その開口窓を覆うように固着されたカバーガラス63を備える。半導体素子64としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device Image Sensor)イメージセンサ素子、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ素子などを用いることができる。カバーガラス63としては、上述の第1〜第3の実施形態に係る光学素子のいずれかのものを用いることができる。
図10は、本発明の第7の実施形態に係る太陽電池の一構成例を示す断面図である。
図10に示すように、光電変換装置である太陽電池71は、基体72上に、透明導電膜73、p型アモルファスシリコン層74、i型アモルファスシリコン層75、n型アモルファスシリコン層76、裏面電極77を、この順序で順次積層した構成を有している。基体72は、太陽光が入射する入射面側に設けられている。基体72としては、上述の第1〜第3の実施形態に係る光学素子のいずれかのものを用いることができる。
図11は、本発明の第8の実施形態に係る太陽電池モジュールの一構成例を示す断面図である。図11に示すように、光電変換装置である太陽電池モジュール81は、透明樹脂層83と、この透明樹脂層内設けられた複数の太陽電池セル82と、透明樹脂層83の周囲に設けられた外枠84とを備える。透明樹脂層83の一主面には、受光ガラス86が設けられている。また、必要に応じて、受光ガラス86上に機能層87がさらに設けられた構成としてもよい。透明樹脂層83の他主面には、耐候性バリアフィルム88が設けられている。また、透明樹脂層83の他主面側(裏面側)には、取り出し端子85が設けられ、この取り出し端子85は太陽電池セル82に対して接続されている。
まず、外径126mmのガラスロール原盤を準備し、このガラス原盤の表面に以下のようにしてレジストを着膜した。すなわち、シンナーでフォトレジストを1/10に希釈し、この希釈レジストをディップによりガラスロール原盤の円柱面上に厚さ130nm程度に塗布することにより、レジストを着膜した。次に、記録媒体としてのガラス原盤をロール原盤露光装置に搬送し、レジストを露光することにより、1つの螺旋状に連なるとともに、隣接する3列のトラック間において六方格子パターンをなす潜像がレジストにパターニングされた。
まず、実施例1と同様にして複製原盤を作製した。次に、作製した複製原盤の凹凸面に、PHPS(AZエレクトロニックマテリアル社製、商品名:アクアミカ)を塗布し、同様にガラス基板にもPHPSを塗布し、乾燥させたもの同士を、紫外線硬化型樹脂(東洋合成工業株式会社製、商品名:PAK−01)を介して接合させた。次に、紫外線硬化型樹脂に対して紫外線を照射することにより、形状転写用材料としてのPHPSとガラス基板の一主面とを貼り合わせた。次に、複製原盤からガラス基板と微細形状層とからなる積層体を剥離した。これにより、複製原盤の凹凸形状が転写された微細形状層がガラス基板上に形成された。次に、このガラス基板を75℃60%RHで3時間保持し、微細形状層をシリカ化し、硬化させた。これにより、目的とする光学素子が得られた。
実施例1と同様にして微細形状を表面に有する転写用光学素子を作製した。次に、この転写用光学素子を型として使用し、複製原盤を作製した。具体的には、紫外線硬化型樹脂を光学素子上に塗布し、PVA(ポリビニルアルコール)フィルム(厚さ75μm)を上方から密着させ、紫外線を照射し硬化させてから剥離することで、複製原盤を作製した。
まず、実施例1と同様にして転写用光学素子の複製原盤を作製した。次に、作製した複製原盤の凹凸面に、PHPS(AZエレクトロニックマテリアル社製、商品名:アクアミカ)を塗布し、同様にガラス基板にもPHPSを塗布し、乾燥させたもの同士を、紫外線硬化型樹脂(PAK−01:東洋合成工業株式会社)を介して接合させた。次に、紫外線硬化型樹脂に対して紫外線を照射することにより、形状転写用材料としてのPHPSとガラス基板の一主面とを貼り合わせた。次に、複製原盤からガラス基板と微細形状層とからなる積層体を剥離した。これにより、複製原盤の凹凸形状が転写された微細形状層がガラス基板上に形成された。次に、このガラス基板を75℃60%RHで3時間保持し、微細形状層をシリカ化し、硬化させた。これにより、目的とする光学素子が得られた。
まず、実施例1と同様にして微細形状を表面に有する転写用光学素子を作製した。次に、この転写用光学素子を型として使用し、複製原盤を作製した。具体的には、紫外線硬化型樹脂を転写用光学素子上に塗布し、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(厚さ75μm)を上方から密着させ、紫外線を照射し硬化させてから剥離することで、転写用光学素子の複製原盤を作製した。
まず、実施例1と同様にして複製原盤を作製した。次に、作製した複製原盤に、作製したPHPS(AZエレクトロニックマテリアル社製、商品名:アクアミカ)を塗布し、同様にガラス基板にもPHPSを塗布し、乾燥させたもの同士を、PHPSを介して貼り合わせた。次に、複製原盤からガラス基板と微細形状層とからなる積層体を剥離した。これにより、複製原盤の凹凸形状が転写された微細形状層がガラス基板上に形成された。次に、このガラス基板を75℃60%RHで3時間保持し、微細形状層をシリカ化し、硬化させた。これにより、目的とする光学素子が得られた。
まず、実施例1と同様にして複製原盤を作製した。次に、作製した複製原盤の凹凸面に、PHPS(AZエレクトロニックマテリアル社製、商品名:アクアミカ)を塗布し、ガラス基板を密着させた。次に、30℃で12時間乾燥させた後、複製原盤からガラス基板と微細形状層とからなる積層体を剥離した。これにより、複製原盤の凹凸形状が転写された微細形状層がガラス基板上に形成された。次に、このガラス基板を75℃60%RHで3時間保持し、微細形状層をシリカ化し、硬化させた。これにより、目的とする光学素子が得られた。
まず、実施例1と同様にして複製原盤を作製した。次に、ガラス基板にPHPS(AZエレクトロニックマテリアル社製、商品名:アクアミカ)を塗布し、複製原盤を気泡が入らないように注意して密着させた。次に、30℃で12時間乾燥させた後、複製原盤からガラス基板と微細形状層とからなる積層体を剥離した。これにより、複製原盤の凹凸形状が転写された微細形状層がガラス基板上に形成された。次に、このガラス基板を75℃60%RHで3時間保持し、微細形状層をシリカ化し、硬化させた。これにより、目的とする光学素子が得られた。
形状転写用材料として、PHPSとTiO2ナノ粒子とを質量比1000:1で混合したものを用いた以外は、実施例6と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料として、PHPSとZrO2ナノ粒子とを質量比1000:1で混合したものを用いた以外は、実施例6と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料として、PHPSとITO(InドープされたSnO)のナノ粒子とを質量比1000:1で混合したものを用いた以外は、実施例6と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料として、PHPSとGZO(GaドープされたZnO)のナノ粒子とを質量比1000:1で混合したものを用いた以外は、実施例6と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料として、PHPSとCeO2のナノ粒子とを質量比1000:1で混合したものを用いた以外は、実施例6と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料として、PHPSとGZO(GaドープされたZnO)とAl2O3のナノ粒子とを質量比2000:1:1で混合したものを用いた以外は、実施例6と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料と接着材料として、PHPSとTiO2ナノ粒子とを質量比1000:1で混合したものを用いた以外は、実施例6と同様にして光学素子を得た。
まず、実施例1と同様にして微細形状を表面に有する転写用光学素子を作製した。次に、この転写用光学素子を型として使用し、複製原盤を作製した。具体的には、転写用光学素子上にシリコーン樹脂(信越シリコーン社製、商品名:KE−12、硬化剤:CAT−RM、質量比100:1)を気泡が入らないよう均一に塗布し、樹脂側を下にして硬化させて、硬化後の厚さ10mmのシリコーン樹脂からなる複製原盤を得た。次に、この複製原盤を用いる以外は実施例6と同様にして光学素子を得た。
まず、実施例1と同様にして微細形状を表面に有する転写用光学素子を作製した。次に、この転写用光学素子を型として使用し、複製原盤を作製した。具体的には、三酢酸セルロース(TAC)(和光純薬製)10質量部、および1,2−ジクロロメタン89質量部に、可塑剤としてフタル酸ビス(2−エチルヘキシル)(和光純薬製)を1質量部加え、透明な溶液を調製し、この溶液を気泡が入らないようにして均一に転写用光学素子表面に塗布した。次に、室温で24時間送風乾燥し、膜厚50μmのTACフィルムを得た。次に、このTACフィルムを転写用光学素子から剥離して複製原盤を得た。
まず、実施例1と同様にして微細形状を表面に有する転写用光学素子を作製した。次に、この転写用光学素子を型として使用し、複製原盤を作製した。具体的には、ポリビニルアルコール(シグマアルドリッチ社製)10質量部、および水89質量部に、可塑剤としてグリセロール(和光純薬製)を1質量部加え、透明な溶液を調製した。次に、2−プロパノール(和光純薬)を複製原盤の表面に塗布し、濡れ性を改善したのちに、調製した溶液を気泡が入らないよう均一に複製原盤に塗布した。次に、室温で24時間送風乾燥し、乾燥後の膜厚50μmのPVAフィルムを得た。次に、このPVAフィルムを剥離して複製原盤を得た。
まず、実施例1と同様にして複製原盤を作製した。次に、ガラス基板の代わりにPMMA(ポリメチルメタクリレート)製基板(厚さ2mm)を用い、形状転写用材料としてPHPSとポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂(BR80:三菱レイヨン)を質量比50:50で混合したものを用いて、以下のようにして光学素子を作製した。
まず、実施例1と同様にして複製原盤を作製した。次に、ガラス板の代わりにPC(ポリカーボネート)基板(厚さ2mm)を用い、形状転写用材料としてPHPSとPC樹脂(三菱ガス化学製、商品名:ユーピロン)とを質量比50:50で混合したものを用いて、以下のようにして光学素子を作製した。
まず、実施例1と同様にして複製原盤を作製した。次に、形状転写用材料および接着用材料として、PHPSと紫外線硬化型樹脂(PAK−01)とを質量比50:50で混合したものを用い、密着乾燥後、紫外線を照射して硬化させた後、複製原盤を剥離し、転移された微細構造を75℃60%RHで3時間硬化させた。これにより、目的とする光学素子が得られた。
形状転写用材料および接着用材料として、PHPSと紫外線硬化型樹脂(PAK−01)とを質量比10:90で混合したものを用いた以外は、実施例21と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料および接着用材料として、PHPSとPMMA樹脂とを質量比90:10で混合したものを用い、ガラス板に密着させた。30℃で12時間乾燥させた後、複製原盤を剥離した。次に、転移された微細構造を75℃60%RHで3時間硬化させた。これにより、目的とする光学素子が得られた。
形状転写用材料および接着用材料として、PHPSとPMMA樹脂とを質量比80:20で混合したものを用いた以外は、実施例23と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料および接着用材料として、PHPSとPMMA樹脂とを質量比50:50で混合したものを用いた以外は、実施例23と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料および接着用材料として、PHPSとPMMA樹脂とを質量比10:90で混合したものを用いた以外は、実施例23と同様にして光学素子を得た。
PMMAの濃度を調整することで、形状転写用材料および接着用材料の粘度3000cPsに調整した以外は実施例26と同様にして光学素子を得た。
PMMAの濃度を調整することで、形状転写用材料および接着用材料の粘度1000cPsに調整した以外は実施例26と同様にして光学素子を得た。
PMMAの濃度を調整することで、形状転写用材料および接着用材料の粘度500cPsに調整した以外は実施例26と同様にして光学素子を得た。
PMMAの濃度を調整することで、形状転写用材料および接着用材料の粘度30cPsに調整した以外は実施例26と同様にして光学素子を得た。
形状転写用材料として、PHPSの代わりにMHPS(メチル化ヒドロポリシラザン:AZエレクトロニックマテリアル、アクアミカ)を用いたこと、および接着用材料として、紫外線光学樹脂の代わりにMHPSを用いたこと以外は実施例2と同様にして光学素子を得た。
転写用光学素子としてワイヤーグリッド偏光板(MOXTEK社製、商品名:PPL03C)を型として使用し、複製原盤を作製した。具体的には、紫外線硬化型樹脂をワイヤーグリッド偏光板上に塗布し、TACフィルム(厚さ80μm)を上方から密着させ、紫外線を照射し硬化させてから剥離することで、ワイヤーグリッド偏光板の複製原盤を作製した。次に、PHPSが塗布された複製原盤とガラス基板同士を、PHPSを接着材として貼り合わせた。次に、これを75℃60%RHで3時間保持し、微細形状層をシリカ化し、硬化させた。次に、シリカ化された形状に斜方蒸着によりアルミニウム皮膜を形成し、ワイヤーグリッド偏光板を作製した。
実施例1と同様にして転写用光学素子を作製し、この転写用光学素子を光学素子とした。
まず、実施例1と同様にして、微細形状を表面に有する転写用光学素子を作製した。次に、この転写用光学素子を型として使用し、複製原盤を作製した。具体的には、紫外線硬化型樹脂を転写用光学素子の微細形状上に塗布し、PETフィルムを上方から密着させたのち、紫外線を照射し硬化させてから剥離することで、転写用光学素子の複製原盤を作製した。
回転式粘度計(東機産業株式会社製、RE−550L)を用いて、25℃での粘度を測定した。
硬化の進行度については、赤外吸収分光測定(ATR、Nicolet社製)を用いて測定した。図12は、硬化時間の違いによるIRスペクトルの一例を示す。
日本分光の評価装置(V−550)を用いて、5度入射時の正反射方向での反射率を測定した。測定した反射率の基づき、下記の基準で反射特性を評価した。その結果を表2に示す。また、図13に、実施例6、比較例1の光学素子の分光特性を示す。
良好:波長帯域350〜800nmにおける平均反射率が1%以内である。
不良:波長帯域350〜800nmにおける平均反射率が1%を超える。
また、実施例1〜32の光学素子では、波長帯域350nm〜800nmにおける平均透過率が90%以上であった。
走査電子顕微鏡(SEM)により光学素子表面の微細形状を観察した。図14A〜図14Cは、実施例6の転写用光学素子、複製原盤、および光学素子のSEM写真を示す。
擦過性を評価するために鉛筆硬度を測定した。測定は、JISK5600−5−4 1990準拠して行った。測定結果に基づき、以下の基準で鉛筆硬度を評価した。その結果を表2に示す。
良:鉛筆硬度がH以上である。
不良:鉛筆硬度がH未満である。
上記光学評価、および硬度評価を用いて、以下の基準で光学素子を総合評価した。
良:光学評価、および硬度評価の両方が「良」である。その結果を表2に示す。
可:光学評価のみ「良」である
不可:上記評価結果以外である。
なお、実施例32、比較例1は評価対象から除外した。
2 微細形状層
2a 構造体
3 基体
4 接着層
11 原盤
11a 構造体
12 レジスト層
12a 潜像
13 露光ビーム
Claims (20)
- 原盤の凹凸形状を形状転写材料に転写する工程と、
上記凹凸形状が転写された形状転写材料を硬化することにより、複数の構造体を表面に有する光学素子を形成する工程と
を備え、
上記形状転写材料は、ポリシラザン化合物を含み、
上記複数の構造体は、可視光の波長以下のピッチで配列されている光学素子の製造方法。 - 原盤の凹凸形状を形状転写材料に密着させる工程と、
上記原盤を密着させた状態で上記形状転写材料を硬化し、原盤の凹凸形状を形状転写材料に転写することにより、複数の構造体を表面に有する光学素子を形成する工程と
を備え、
上記形状転写材料は、ポリシラザン化合物を含み、
上記複数の構造体は、可視光の波長以下のピッチで配列されている光学素子の製造方法。 - 上記ポリシラザン化合物が、ペルヒドロポリシラザンまたはその変性物である請求項1または2記載の光学素子の製造方法。
- 上記形状転写材料が、金属酸化物を主成分とする粒子をさらに含み、
上記金属酸化物が、珪素、チタン、アルミニウム、亜鉛、インジウム、スズ、ジルコニウム、およびセリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいる請求項1または2記載の光学素子の製造方法。 - 上記硬化の工程では、熱処理により、上記凹凸形状が転写された形状転写材料の一部または全部を酸化する請求項1記載の光学素子の製造方法。
- 上記転写の工程では、形状転写材料に対して基体を密着させた状態にて、上記形状転写材料に対して上記原盤の凹凸形状を転写し、
上記硬化の工程では、上記凹凸形状が転写された形状転写材料を硬化することにより、上記基体上に複数の構造体を直接形成する請求項1記載の光学素子の製造方法。 - 上記転写の工程では、形状転写材料と基体との間に接着材を介在させて、上記形状転写材料に対して上記原盤の凹凸形状を転写し、
上記硬化の工程では、上記凹凸形状が転写された形状転写材料を硬化することにより、上記基体上に複数の構造体を上記接着材を介して形成する請求項1記載の光学素子の製造方法。 - 上記密着の工程では、基体の一主面と原盤の凹凸形状との間に形状転写材料が介在されるようにして、上記原盤の凹凸形状を上記形状転写材料に密着させ、
上記転写の工程では、上記原盤を密着させた状態で上記形状転写材料を硬化させることにより、上記基体上に複数の構造体を直接形成する請求項2記載の光学素子の製造方法。 - 上記密着の工程では、基体の一主面と原盤の凹凸形状との間に形状転写材料と接着材とが介在されるようにして、上記原盤の凹凸形状を上記形状転写材料に密着させ、
上記転写の工程では、上記原盤を密着させた状態で上記形状転写材料を硬化させることにより、上記基体上に複数の構造体を上記接着材を介して形成する請求項2記載の光学素子の製造方法。 - 上記接着材は、ポリシラザン化合物、シロキサン結合を有する化合物、または珪酸アルカリ塩を含んでいる請求項7または9記載の光学素子の製造方法。
- 上記形状転写材料および上記接着材は、金属酸化物を主成分とする粒子をさらに含み、
上記金属酸化物が、珪素、チタン、アルミニウム、亜鉛、インジウム、スズ、ジルコニウム、およびセリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいる請求項7または8記載の光学素子の製造方法。 - 上記微細構造体は、エネルギー線を用いて形状転写材料を硬化させることで転写処理が施される請求項1記載の光学素子の製造方法。
- 上記転写の工程では、上記原盤を溶解および/または膨潤させることにより、上記原盤を上記形状転写材料から除去する請求項1記載の光学素子の製造方法。
- 上記原盤は、基体と、上記基体上に形成された微細形状層とを備え、
上記転写の工程では、上記基体を溶解するとともに、上記微細形状層を膨潤させることにより、上記原盤を上記形状転写材料から除去する請求項13記載の光学素子の製造方法。 - 上記転写の工程は、
上記原盤を密着させた状態で上記形状転写材料を硬化させ工程と、
上記原盤を溶解および/または膨潤させることにより、上記原盤を上記形状転写材料から除去する工程と
を備える請求項2記載の光学素子の製造方法。 - 表面を有する基体と、
上記表面に可視光の波長以下のピッチで配列された複数の構造体と
を備え、
上記複数の構造体は、
ポリシラザン化合物を含む形状転写材料に原盤の凹凸形状を転写し、上記凹凸形状が転写された形状転写材料を硬化することにより得られる光学素子。 - 表面を有する基体と、
上記表面に可視光の波長以下のピッチで配列された複数の構造体と
を備え、
上記複数の構造体は、
ポリシラザン化合物を含む形状転写材料に原盤の凹凸形状を密着させ、上記原盤を密着させた状態で上記形状転写材料を硬化し、上記原盤の凹凸形状を形状転写材料に転写させることにより得られる光学素子。 - 上記構造体と上記基体との間に接着材をさらに備える請求項16または17記載の光学素子。
- 請求項16〜18のいずれか1項に記載の光学素子を備える表示装置。
- 請求項16〜18のいずれか1項に記載の光学素子を備える太陽電池。
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